一种家用智能分类垃圾桶装置及其控制方法与流程

本发明属于家庭的或类似的垃圾收集或清除的技术领域，特别涉及一种通过语音实现垃圾智能分类的家用智能分类垃圾桶装置及其控制方法。

背景技术：

当今社会高速发展，经济呈上行趋势，随着智慧城市、美丽城市的建设发展要求，人们对生活质量的要求也在不断提升。基于此，国家陆续发布政策，明确要求完善垃圾分类基础设施建设，加强“生活垃圾分类回收”与“再生资源回收”的有效衔接。

垃圾作为人类生活中最常见的事物，一般情况下都集中在垃圾回收分拣中心进行人工分类，成本大、分类效率低，一直是环保行业的痛点；而相较在回收分拣中心进行垃圾分类，在生活垃圾产生的源头进行分类无疑是一种省心省力的模式，然而，目前人们对垃圾如何进行分类的意识比较模糊，有心无力。

技术实现要素：

本发明解决了现有技术中，垃圾集中在垃圾回收分拣中心进行人工分类时成本大、分类效率低，而在生活垃圾产生的源头进行分类又确实存在人们对垃圾如何进行分类的意识比较模糊的问题，提供了一种优化的家用智能分类垃圾桶装置及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种家用智能分类垃圾桶装置，包括配合设置的底座和桶盖，所述底座内设有若干内筒，所述桶盖上对应内筒设有若干开合门，任一所述开合门通过自动开合机构与控制器配合设置；底座内的任一所述内筒上方设有垃圾袋盒，任一所述垃圾袋盒配合对应的内筒设有套袋机构和封袋机构，任一所述封袋机构设于对应的内筒上方；任一对应的所述内筒和底座间配合设有自动进出机构，所述自动开合机构、套袋机构、封袋机构和自动进出机构与控制器连接，所述控制器配合设有触发机构。

优选地，所述开合门包括若干扇叶，相邻的所述扇叶间通过转动轴铰接；所述自动开合机构包括设于开合门后端的第一电机，所述第一电机的输出轴外套设有第一主动轮，所述开合门前端侧部设有第一从动轮，所述第一主动轮和第一从动轮外套设有第一同步带，所述第一同步带与开合门前端连接；所述第一电机与控制器配合设置。

优选地，所述垃圾袋盒内包括垃圾袋，所述垃圾袋包括袋体，所述袋体的底端封合设置。

优选地，所述套袋机构包括设于内筒底部外侧的抽风机，所述抽风机与控制器配合设置。

优选地，所述封袋机构设于垃圾袋盒及内筒间。

优选地，所述封袋机构包括回字形基板、第一移动杆、第二移动杆；所述基板的第一宽边两端上设有输出轴平行的第二电机和第三电机，所述第二电机和第三电机的输出轴上分别套设有第二主动轮和第三主动轮，所述基板的第二宽边两端上对应第二主动轮和第三主动轮设有第二从动轮和第三从动轮，所述第二主动轮和第二从动轮外套设有第二同步带，所述第三主动轮和第三从动轮外套设有第三同步带，所述第一移动杆的两端分别与第二同步带和第三同步带连接；所述基板的第一长边两端上设有输出轴平行的第四电机和第五电机，所述第四电机和第五电机的输出轴上分别套设有第四主动轮和第五主动轮，所述基板的第二长边两端上对应第四主动轮和第五主动轮设有第四从动轮和第五从动轮，所述第四主动轮和第四从动轮外套设有第四同步带，所述第五主动轮和第五从动轮外套设有第五同步带，所述第二移动杆的两端分别与第四同步带和第五同步带连接；所述第一移动杆和第二移动杆垂直，任一所述第一移动杆和第二移动杆的交点处设有加热块；所述第二电机、第三电机、第四电机、第五电机和加热块连接至控制器。

优选地，所述加热块上部设有电热丝，所述电热丝与控制器连接。

优选地，所述自动进出机构包括设于底座上的齿轮和设于内筒底部的齿条，所述齿轮和齿条啮合，所述齿轮套设于第六电机的输出轴外侧，所述第六电机与控制器连接；所述底座与内筒侧部相对的侧壁上还设有滑轨，所述内筒侧壁上对应所述滑轨设有分段式滑块。

优选地，所述触发机构包括设于桶盖上的若干手动按钮和内置于底座或桶盖的语音控制机构；所述语音控制机构包括：

一用于进行声音信号采集并将原始语音信号转换成语音脉冲序列的语音采集单元；

一用于对语音脉冲序列进行标准化处理的语音预处理单元；

一用于将标准化处理后的标准语音特征矢量与语音模板库中的语音模型进行比较并判断当前语音命令的语音识别单元；

一用于根据语音识别的结果提示用户进行相关操作或说明当前完成的功能的语音提示单元；

及一用于根据语音识别的结果输出相应的控制信号反馈至控制器的语音输出控制单元。

一种所述的家用智能分类垃圾桶装置的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：装置整机处于预备状态；用户通过触发机构给出指令；

步骤2：若用户采用手动按钮选择对应的内筒，则直接进行下一步，若用户向语音控制机构报出垃圾相关内容，语音控制机构的语音采集单元采集语音的垃圾相关内容，进行标准化处理、识别，识别完成后向用户进行语音提示，进行下一步；

步骤3：控制器获得识别后的信息，根据触发机构的指令选定任一对应分类的内筒；

步骤4：若内筒内此时无垃圾袋，则抽风机开始工作，将垃圾袋盒内的垃圾袋吸附在此内筒的内壁上，否则，直接进行下一步；

步骤5：当前内筒对应的开合门通过自动开合机构工作打开，用户投入垃圾，自动开合机构工作将开合门闭拢；

步骤6：控制器判断是否需要封袋，若是，则进行下一步，否则，返回步骤1；

步骤7：加热块预热，第一移动杆和第二移动杆朝向加热块移动，重复与加热块靠紧后分开的动作若干次，进行封袋；

步骤8：电热丝通电，袋体断开；

步骤9：自动进出机构工作，将当前内筒推出，完成工作。

本发明提供了一种优化的家用智能分类垃圾桶装置及其控制方法，通过在配合的底座和桶盖间设置若干内筒以独立对应不同种类的垃圾，在桶盖上对应内筒设置通过自动开合机构控制开合的开合门，便于用户了解应当对应的垃圾种类并在投放后闭合，防止影响环境；通过在内筒上方设置垃圾袋盒，并在垃圾袋盒和内筒间配合设置套袋机构和封袋机构，装置可以自动从垃圾袋盒中抽取垃圾袋进行套袋，并在垃圾进入袋体后自动封袋，干净便捷；封袋后的垃圾通过自动进出机构由内筒从底座送出；整体通过触发机构触发，由控制器作用于各个机构完成，用户只需要将垃圾放入自动打开的开合门、最后从送出的内筒中把垃圾袋取走即可。

本发明提高生活垃圾分类效率，可以方便的实现对投入的垃圾进行识别分类，在使用过程中也无形地向城市居民普及了垃圾分类的知识，提高人们的环保意识，既简化居民对垃圾的识别又能有效提高垃圾分类分袋，免去手工套袋，减少劳动力资源的浪费，自动封袋打包可避免用户再次接触垃圾，提高卫生程度，很好的实现垃圾在产生的源头进行分类处理，为后续垃圾处理提高了效率，提升再生资源的回收率和利用率；本发明还提高了现代城市的智能化程度。

附图说明

图1为本发明中内筒没有推出状态下的垃圾桶的结构示意图；

图2为本发明中内筒推出状态下的垃圾桶的结构示意图；

图3为本发明中任一内筒的纵剖结构示意图；

图4为本发明中桶盖与自动开合机构配合的结构示意图；

图5为本发明中垃圾袋盒与内筒配合的立体图结构示意图；

图6为本发明中垃圾袋盒与内筒配合的侧视图结构示意图；

图7为本发明中封袋机构的俯视图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施范围并不限于此。

本发明涉及一种家用智能分类垃圾桶装置，包括配合设置的底座1和桶盖2，所述底座1内设有若干内筒3，所述桶盖2上对应内筒3设有若干开合门4，任一所述开合门4通过自动开合机构与控制器配合设置；底座1内的任一所述内筒3上方设有垃圾袋盒5，任一所述垃圾袋盒5配合对应的内筒3设有套袋机构和封袋机构，任一所述封袋机构设于对应的内筒3上方；任一对应的所述内筒3和底座1间配合设有自动进出机构，所述自动开合机构、套袋机构、封袋机构和自动进出机构与控制器连接，所述控制器配合设有触发机构。

本发明中，垃圾桶装置整体包括底座1和设置在底座1上的桶盖2，在底座1内设置若干个内筒3，一般为3个，用于进行垃圾分类，内筒3与内筒3之间以隔板隔开，一方面为了方便各个种类的垃圾的分类管理，另一方面为了便于整体装置的机构运作。

本发明中，在每个内筒3对应的桶盖2上设置开合门4，即当内筒3为3个时，开合门4为对应的3个，开合门4通过自动开合机构控制开合，便于用户了解应当对应的垃圾种类，开合门4在垃圾投放后闭合，防止影响环境。

本发明中，内筒3上方设置垃圾袋盒5，在垃圾袋盒5内设置垃圾袋，并在垃圾袋盒5和内筒3间配合设置套袋机构和封袋机构，装置可以自动从垃圾袋盒5中抽取垃圾袋进行套袋，并在垃圾进入袋体后自动封袋，干净便捷。

本发明中，封袋后的垃圾可以通过设置在内筒3和底座1间的自动进出机构由底座1中送出。

本发明中，装置整体通过触发机构触发，触发机构发送信号至控制器，并由控制器处理后作用于各个机构进行步骤处理，用户只需要将垃圾放入自动打开的开合门4、最后从送出的内筒3中把垃圾袋取走即可。

本发明提高生活垃圾分类效率，可以方便的实现对投入的垃圾进行识别分类，在使用过程中也无形地向城市居民普及了垃圾分类的知识，提高人们的环保意识，既简化居民对垃圾的识别又能有效提高垃圾分类分袋，免去手工套袋，减少劳动力资源的浪费，自动封袋打包可避免用户再次接触垃圾，提高卫生程度，很好的实现垃圾在产生的源头进行分类处理，为后续垃圾处理提高了效率，提升再生资源的回收率和利用率；本发明还提高了现代城市的智能化程度。

所述开合门4包括若干扇叶6，相邻的所述扇叶6间通过转动轴7铰接；所述自动开合机构包括设于开合门4后端的第一电机8，所述第一电机8的输出轴外套设有第一主动轮9，所述开合门4前端侧部设有第一从动轮10，所述第一主动轮9和第一从动轮10外套设有第一同步带11，所述第一同步带11与开合门4前端连接；所述第一电机8与控制器配合设置。

本发明中，开合门4为可以交替折叠的扇叶6，相邻的扇叶6间通过转动轴7铰接；事实上，开合门4亦可以为百叶的形式，本领域技术人员可以依据需求自行设置，但交替折叠的扇叶6的密封性好于百叶，故本装置优选扇叶6进行设置。

本发明中，自动开合机构通过同步带轮机构作用于扇叶6上，具体来说，即是设置在开合门4后端的第一电机8工作，第一主动轮9转动，带动第一从动轮10和第一同步带11运动，此时与第一同步带11连接的开合门4前端即会随着第一电机8的正转或反转进行前进或后退，进而带动开合门4合拢或打开。

所述垃圾袋盒5内包括垃圾袋，所述垃圾袋包括袋体，所述袋体的底端封合设置。

所述套袋机构包括设于内筒3底部外侧的抽风机12，所述抽风机12与控制器配合设置。

本发明中，垃圾袋盒5内的垃圾袋并非独立的多个，而是一个整体的、仅在底端进行封合的袋体，此结构便于装置根据实际投入的垃圾的体积进行垃圾袋的处理，而不会产生垃圾袋过小、垃圾体积过大而无法封袋或是封袋失败的问题。

本发明中，套袋机构采用将内筒3抽真空的方式，即采用内筒3底部外侧的抽风机12从内筒3向外抽气，此时垃圾袋盒5内的袋体被抽下并随着抽风机12的工作逐渐贴附在内筒3的四周内壁上。

本发明中，根据内筒3的体积，针对一个内筒3可以设置一个或多个抽风机12进行作业，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

所述封袋机构设于垃圾袋盒5及内筒3间。

所述封袋机构包括回字形基板13、第一移动杆14、第二移动杆15；所述基板13的第一宽边两端上设有输出轴平行的第二电机16和第三电机17，所述第二电机16和第三电机17的输出轴上分别套设有第二主动轮18和第三主动轮19，所述基板13的第二宽边两端上对应第二主动轮18和第三主动轮19设有第二从动轮20和第三从动轮21，所述第二主动轮18和第二从动轮20外套设有第二同步带22，所述第三主动轮19和第三从动轮21外套设有第三同步带23，所述第一移动杆14的两端分别与第二同步带22和第三同步带23连接；所述基板13的第一长边两端上设有输出轴平行的第四电机24和第五电机25，所述第四电机24和第五电机25的输出轴上分别套设有第四主动轮26和第五主动轮27，所述基板13的第二长边两端上对应第四主动轮26和第五主动轮27设有第四从动轮28和第五从动轮29，所述第四主动轮26和第四从动轮28外套设有第四同步带30，所述第五主动轮27和第五从动轮29外套设有第五同步带31，所述第二移动杆15的两端分别与第四同步带30和第五同步带31连接；所述第一移动杆14和第二移动杆15垂直，任一所述第一移动杆14和第二移动杆15的交点处设有加热块32；所述第二电机16、第三电机17、第四电机24、第五电机25和加热块32连接至控制器。

所述加热块32上部设有电热丝33，所述电热丝33与控制器连接。

本发明中，封袋机构设于垃圾袋盒5及内筒3间，即当垃圾袋被吸附到内筒3的内壁上后，使用者投入垃圾，封袋机构即开始工作，在投入的垃圾上方进行封袋操作。

本发明中，回字形基板13用于支撑4个电机，使得4个电机可以正常作业。具体来说，第二电机16和第三电机17开始运动，第二主动轮18和第三主动轮19转动，此时对应的第二从动轮20及第二同步带22、第三从动轮21及第三同步带23开始随动，进而带动两端与第二同步带22和第三同步带23连接的第一移动杆14进行运动；同理，以第四电机24和第五电机25带动第四主动轮26和第五主动轮27运动，进而第四从动轮28及第四同步带30、第五从动轮29及第五同步带31随动，带动两端分别与第四同步带30和第五同步带31连接的第二移动杆15进行运动。

本发明中，第一移动杆14和第二移动杆15垂直，即第二电机16和第三电机17的输出轴平行，第四电机24和第五电机25的输出轴平行，但是第二电机16和第三电机17的输出轴与第四电机24和第五电机25的输出轴垂直。

本发明中，根据第二电机16、第三电机17、第四电机24和第五电机25的位置不同，第一移动杆14和第二移动杆15的交点有若干个，择其一设置加热块32，第一移动杆14和第二移动杆15可以朝向加热块32的位置移动，亦可以反向移动，当第一移动杆14和第二移动杆15均于加热块32贴合时，挤压垃圾袋，达到热塑封效果。

本发明中，加热块32可以预热，保证加热的快速和均匀。

本发明中，加热块32封袋效果好，但是分离、或是融断垃圾袋需要耗费大量时间，故在加热块32上设置电热丝33，等塑封完成后，启动电热丝33，将袋体底部装满的垃圾袋分离脱落，同时电热丝33又会将上方的袋体封底，进而完成打包封袋功能。

所述自动进出机构包括设于底座1上的齿轮34和设于内筒3底部的齿条35，所述齿轮34和齿条35啮合，所述齿轮34套设于第六电机36的输出轴外侧，所述第六电机36与控制器连接；所述底座1与内筒3侧部相对的侧壁上还设有滑轨37，所述内筒3侧壁上对应所述滑轨37设有分段式滑块38。

本发明中，完成封袋后，控制器控制第六电机36运动，齿轮34转动，与其啮合的齿条35也开始运动，推出内筒3。

本发明中，为了保证内筒3在推出的过程中始终处于稳定的位置状态下，在底座1与内筒3侧部相对的侧壁上设置滑轨37，并在内筒3侧壁上对应滑轨37设置滑块38，保证内筒3不发生偏离。

本发明中，滑块38可以为分段式滑块38，以应对内筒3不同的推出需求。

所述触发机构包括设于桶盖2上的若干手动按钮39和内置于底座1或桶盖2的语音控制机构；所述语音控制机构包括：

一用于进行声音信号采集并将原始语音信号转换成语音脉冲序列的语音采集单元；

一用于对语音脉冲序列进行标准化处理的语音预处理单元；

一用于将标准化处理后的标准语音特征矢量与语音模板库中的语音模型进行比较并判断当前语音命令的语音识别单元；

一用于根据语音识别的结果提示用户进行相关操作或说明当前完成的功能的语音提示单元；

及一用于根据语音识别的结果输出相应的控制信号反馈至控制器的语音输出控制单元。

本发明中，触发机构可以为手动按钮39，更可以是语音控制机构，以触发机构给控制器信号，进而控制器基于信号进行后续的控制流程。

本发明中，语音采集单元完成信号采集和信号调理等功能，将原始语音信号转换成语音脉冲序列；语音预处理单元的主要功能是滤除干扰信号、提取语音特征矢量，并将提取的语音特征矢量量化成标准语音特征矢量，一般来说，包括语音预处理、特征提取、矢量量化等语音信号的处理过程；语音识别单元是将采集的标准语音特征矢量与语音模板库中的语音模型进行比较，判断当前语音命令后提交给控制器；语音提示单元是控制器根据语音识别的结果提示用户进行相关操作或说明当前完成的功能，该模块主要包括调用提示语音资源文件、d/a转换、信号放大等语音处理过程；语音输出控制单元是控制器根据语音识别的结果输出相应的控制信号，实现垃圾桶投入口开合、自动套袋、自动打包封袋、内筒3进出等功能。

本发明还涉及一种家用智能分类垃圾桶装置的控制方法，所述方法包括以下步骤。

步骤1：装置整机处于预备状态；用户通过触发机构给出指令。

步骤2：若用户采用手动按钮39选择对应的内筒3，则直接进行下一步，若用户向语音控制机构报出垃圾相关内容，语音控制机构的语音采集单元采集语音的垃圾相关内容，进行标准化处理、识别，识别完成后向用户进行语音提示，进行下一步。

本发明中，用户通过触发机构给出指令，如以手动按钮39选择对应的内筒3则直接对应控制自动开合机构打开开合门4即可，或是以语音报出垃圾内容，则需要经过语音控制机构的处理后得到准确的指令。

本发明中，给出一种下达语音控制指令的实施例，用户需要丢弃一个空的可乐瓶；用户通过特定的语句唤醒垃圾桶，如“你好，垃圾桶”，得到垃圾桶的反馈，如“你好，主人”后，用户描述需要丢弃的产品，如“塑料瓶”，则语音控制机构处理采集到的声音信息，并通过降噪、自动增益、回声消除等算法，对对应可回收垃圾的开合门4的自动开合机构进行下一步控制。

本发明中，语音识别的算法等非本发明的技术方案中需要保护的内容，一般情况下，可以直接对语音控制机构外购，如asrm08-a模块等。

步骤3：控制器获得识别后的信息，根据触发机构的指令选定任一对应分类的内筒3。

本发明中，当选定内筒3后，控制器可以随时控制语音提示单元进行语音提示，告知用户整机当前的状态，并提醒用户做好垃圾投递准备。

步骤4：若内筒3内此时无垃圾袋，则抽风机12开始工作，将垃圾袋盒5内的垃圾袋吸附在此内筒3的内壁上，否则，直接进行下一步。

本发明中，由于特殊的内筒3推出机制，故当内筒3进行推出后，下一次的工作时必定处于内筒3中无垃圾袋的状态，需要进行套袋。

步骤5：当前内筒3对应的开合门4通过自动开合机构工作打开，用户投入垃圾，自动开合机构工作将开合门4闭拢。

步骤6：控制器判断是否需要封袋，若是，则进行下一步，否则，返回步骤1。

本发明中，控制器判断是否需要封袋可以由用户自主设置，如设置为固定时间一次、设置为投递固定次数后一次等，当然，亦可以在内筒3底部设置重量传感器，或是在内筒3的筒壁上设置高度传感器，以内筒3中垃圾的重量或高度决定是否需要封袋。此结构可以由本领域技术人员自行设置。

本发明中，需要特别指出的是，由于垃圾袋盒5位于内筒3上的一定距离，因此封袋机构一定位于内筒3上方，在此情况下，封袋一般可以保证封口高于垃圾的最高高度，保证清洁。

步骤7：加热块32预热，第一移动杆14和第二移动杆15朝向加热块32移动，重复与加热块32靠紧后分开的动作若干次，进行封袋。

本发明中，加热块32首先进行预热，保证封袋的效果。

本发明中，第一移动杆14和第二移动杆15朝向加热块32移动，即将袋体的上口收紧到贴住加热块32，重复与加热块32靠紧后松开，一般为三次，保证了可以对袋体进行更好的封口，不会加热不均匀。

步骤8：电热丝33通电，袋体断开。

步骤9：自动进出机构工作，将当前内筒3推出，完成工作。

本发明中，内筒3推出后，用户可以将封袋完成的垃圾整体扔到对应的公用垃圾收集点。

本发明中，可以在不同的内筒3中使用不同颜色的垃圾袋，用于对分类的垃圾进行标记，保证用户在取出垃圾后也能扔到正确的位置。

本发明通过在配合的底座1和桶盖2间设置若干内筒3以独立对应不同种类的垃圾，在桶盖2上对应内筒3设置通过自动开合机构控制开合的开合门4，便于用户了解应当对应的垃圾种类并在投放后闭合，防止影响环境；通过在内筒3上方设置垃圾袋盒5，并在垃圾袋盒5和内筒3间配合设置套袋机构和封袋机构，装置可以自动从垃圾袋盒5中抽取垃圾袋进行套袋，并在垃圾进入袋体后自动封袋，干净便捷；封袋后的垃圾通过自动进出机构由内筒3从底座1送出；整体通过触发机构触发，由控制器作用于各个机构完成，用户只需要将垃圾放入自动打开的开合门4、最后从送出的内筒3中把垃圾袋取走即可。

本发明提高生活垃圾分类效率，可以方便的实现对投入的垃圾进行识别分类，在使用过程中也无形地向城市居民普及了垃圾分类的知识，提高人们的环保意识，既简化居民对垃圾的识别又能有效提高垃圾分类分袋，免去手工套袋，减少劳动力资源的浪费，自动封袋打包可避免用户再次接触垃圾，提高卫生程度，很好的实现垃圾在产生的源头进行分类处理，为后续垃圾处理提高了效率，提升再生资源的回收率和利用率；本发明还提高了现代城市的智能化程度。